1.Facile
Une pompe à chaleur de coefficient de performance 3,7 fournit 18 kW de chaleur à une maison. Trouvez la puissance thermique Q̇L qu’elle prélève à l’air extérieur.
COPHP = 3,7Q̇H = 18 kW
Q̇L = kW
Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé
2.Facile
Une centrale électrique fournit une puissance nette de 1000 MW avec un rendement thermique de 55 %. Trouvez la puissance thermique Q̇L rejetée vers l’eau de refroidissement.
Ẇ = 1000 MWη = 55%
Q̇L = MW
3.Moyen
Un moteur thermique réversible (de Carnot) reçoit 4100 kJ de chaleur d’une source à 250 °C et en rejette 2180 kJ par cycle. Trouvez la température TL de la source froide en °C.
TH = 250 °CQH = 4100 kJQL = 2180 kJ
TL = °C
4.Moyen
Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 775 °C et une source froide à 25 °C. Il reçoit 2000 kJ de chaleur. Trouvez le travail maximal Wmax qu’il pourrait produire.
TH = 775 °CTL = 25 °CQH = 2000 kJ
Wmax = kJ
5.Difficile
Un moteur thermique reçoit 1300 kJ de chaleur d’une source à 350 °C, produit 546 kJ de travail et rejette le reste vers une source à 25 °C, par cycle. Trouvez l’entropie totale créée Sgen par cycle.
TH = 350 °CTL = 25 °CQH = 1300 kJW = 546 kJ
Sgen = kJ/K
6.Difficile
Un moteur de Carnot reçoit 150 kW de chaleur d’une source à 400 °C et rejette de la chaleur vers l’environnement à 27 °C. Tout son travail entraîne un réfrigérateur de Carnot qui extrait de la chaleur d’un congélateur à -5 °C et rejette lui aussi de la chaleur vers l’environnement à 27 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇L extraite du congélateur.
TH = 400 °CT0 = 27 °CTL = -5 °CQ̇H = 150 kW
Q̇L = kW
Corrigé
- 1. Q̇L = 13,14 kW
- 2. Q̇L = 818,2 MW
- 3. TL = 5,013 °C
- 4. Wmax = 1431 kJ
- 5. Sgen = 0,4428 kJ/K
- 6. Q̇L = 696,5 kW
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